Kärnfysik

• 1. Spårmedel

  Utt-0806

  Vid vissa medicinska undersökningar sprutas socker med radioaktiva ämnen in i kroppen. Strålningen från dessa kan sedan användas för att hitta tumörer.

  Fråga: Varför visar strålningen var en tumör befinner sig?
  Ange rätt alternativ!

  A. Strålningen från tumören är starkare än från resten av kroppen därför att radioaktiv strålning är farlig och dras till tumören, som också den är farlig.

  B. Strålningen från tumören är starkare än från resten av kroppen på grund av att sockret, som följer blodströmmen, samlas i tumören där aktiviteten är hög.

  C. Strålningen från tumören är svagare än från resten av kroppen eftersom tumören stänger av blodförsörjningen.

  D. Strålningen från tumören är svagare än från resten av kroppen eftersom tumörens celler delar sig så snabbt att de inte hinner stråla lika mycket som normala celler.

  Rätt svar Fråga: Spårmedel

  B. Strålningen från tumören är starkare än från resten av kroppen på grund av att sockret, som följer blodströmmen, samlas i tumören där aktiviteten är hög.

  Visa/dölj svar ?

  Kommentar

  Sockret som sprutas in i kroppen följer blodströmmen. Alla levande celler behöver energi för att kunna växa. Cancerceller förökar sig okontrollerat och behöver därför mer energi än vanliga celler, så dit flödar blodet, och strålningen från det området blir hög.

  Döda celler, däremot, tar inte upp ämnen ur blod alls. Genom att mäta strålningen från olika delar av kroppen kan man bygga upp en tredimensionell bild av aktiviteten i cellerna. På så sätt kan man ta reda på om energiupptaget i något område i kroppen är större eller mindre än normalt. Därigenom kan man hitta tumörer, men även bestämma omfattningen av skador som har förstört celler, t.ex. efter slag mot huvudet eller en stroke. Metoden kan även användas för att mäta vilka delar av hjärnan som är aktiv vid olika aktiviteter, som att gå, äta eller läsa.

  Visa/dölj kommentar

  Lgr-11 centralt innehåll

  Fysikaliska modeller för att beskriva och förklara uppkomsten av partikelstrålning och elektromagnetisk strålning samt strålningens påverkan på levande organismer. Hur olika typer av strålning kan användas i modern teknik, till exempel inom sjukvård och informationsteknik.

  Visa/dölj Lgr-11 centralt innehåll

• 2. Strålande kryddor

  Re1-0005

  I vårt moderna samhälle dyker hela tiden nya tekniker upp som direkt berör oss i vårt vardagsliv och vi kan ha svårt för att se varför de används på ett visst sätt. Ett exempel är bestrålning av våra kryddor. Olika regler gäller i olika delar av världen för om man exempelvis vill och får bestråla kryddorna med s.k. gammastrålning från ett radioaktivt preparat.

  

  Fråga: Vilket är det främsta skälet till att man vill bestråla kryddorna ? Beskriv vad som händer vid bestrålningen!

  Rätt svar Fråga: Strålande kryddor

  Visa/dölj svar ?

  Kommentar

  Sverige har sedan februari 1997 en lag som tillåter bestrålning av kryddor men inga andra livsmedel. Orsaken är att tidigare användes kemikalier, vilka kunde ha en cancerogen effekt. För övrigt anses det att vi i Sverige har så effektiva sätt för distribution och lagring att behovet av bestrålning är litet.

  I Europa finns länder där t ex kyckling och vissa köttkvaliteter får bestrålas. En harmonisering pågår och under december 2000 kommer en lista att distribueras som anger vad som är tillåtet inom EU, när det gäller bestrålning av livsmedel.

  Bestrålningen med 5—10 kGray, som nu sker, ger inga som helst påvisade hälsorisker; ej heller påverkas smak eller utseende vid dessa nivåer. Både aktiva bakterier och svampar slås ut och vid 10 kGray även merparten av de sporer, som kan finnas i livsmedlen.

  Vid misstanke om otillbörlig bestrålning kan man med hjälp av två olika metoder fastställa om bestrålning skett. Dels finns en gaskromatografisk metod, som bygger på att fetter påverkas och ger upphov till vissa kolväten, som kan detekteras, dels finns en elektroforetisk metod, som upptäcker viss DNA-fragmentering.

  Visa/dölj kommentar

  Lgr-11 centralt innehåll

  Fysikaliska modeller för att beskriva och förklara uppkomsten av partikelstrålning och elektromagnetisk strålning samt strålningens påverkan på levande organismer. Hur olika typer av strålning kan användas i modern teknik, till exempel inom sjukvård och informationsteknik.

   

  Visa/dölj Lgr-11 centralt innehåll

• 3. Farliga radonhalter

  ReF-0201

  Radon, som bl.a. kan orsaka lungcancer, är ett stort problem i vissa delar av Sverige på grund av den höga halten av uran i berggrunden. Det tar 4 500 miljoner år för hälften av uranet att omvandlas till gasen radon. Men efter bara 3,8 dagar har hälften av radonet sönderfallit vidare till det fasta ämnet polonium. Båda processerna uran till radon och radon till polonium avger farlig strålning.

  

  Om du flyttar in i ett hus med farligt hög radonhalt – vilket alternativ väljer du för att bäst skydda dig mot strålningen?

  A. Stanna utanför huset i två veckor, sedan borde halterna av strålningen ha sjunkit så pass mycket att faran är tillräckligt liten.

  B. Placera en tunn metallplåt under sängen - denna kommer att stoppa all strålning från marken medan du sover.

  C. Ha en god ventilation i ditt hus så att radongasen kan vädras ut allt eftersom den uppkommer.

  D. Placera burkar med sågspån lite överallt i huset. Dessa kommer att suga åt sig radonet varför sågspånet regelbundet bör bytas.

  Rätt svar Fråga: Farliga radonhalter

  C. Ha en god ventilation i ditt hus så att radongasen kan vädras ut allt eftersom den uppkommer.

  Visa/dölj svar ?

  Kommentar

  Radon är bara en av ett antal instabila isotoper som bildas vid radioaktivt sönderfall av Uran-238. Radon i sig själv strålar ut alfapartiklar. Denna typ av strålning är ganska lätt att blockera men kan orsaka lite radioaktiva skador i närkontakt. Radon-222 är unik i denna sönderfallsserie eftersom det är den enda som finns i gasform. Den kan därför bubbla ut från marken och tränga in i hus underifrån (särskilt i källaren).

  Om gasen befinner sig i huset tillräcklig länge, kommer den att sönderfalla i första hand till Polonium-218. Polonium och dess sönderfallsprodukter är fasta ämnen vid rumstemperatur och de fastnar lätt på dammpartiklar vilket innebär att de fasta partiklarna lägger sig som ett radioaktivt damm på golvytan. Radon däremot som är en gas kan bli utventilerad om god ventilation finns. Därigenom minimeras förekomsten av sönderfallsprodukter i huset eller källaren.

  Visa/dölj kommentar

  Lgr-11 centralt innehåll

  Fysikaliska modeller för att beskriva och förklara uppkomsten av partikelstrålning och elektromagnetisk strålning samt strålningens påverkan på levande organismer. Hur olika typer av strålning kan användas i modern teknik, till exempel inom sjukvård och informationsteknik.

  Aktuella samhällsfrågor som rör fysik.

  Visa/dölj Lgr-11 centralt innehåll

• 4. Strålande teknik

  Re1-0501

  Vi hör och läser ofta om olika slags strålning. Ibland används ordet vågor istället för strålning. Exempel på strålning/vågor är:
  UV(ultraviolett)-strålning
  IR(infraröd)-strålning
  Röntgenstrålning
  Gammastrålning
  Mikrovågor
  Radiovågor

  Här nedan ser ni fyra bilder som alla visar på tillämpningar av strålning. Skriv under varje bild vilken typ av strålning det rör sig om. Du ska alltså välja fyra av de strålningsformer som nämns ovan.

  A =	B =
  radar	solarium
  C =	D =
  fjärrkontroll	containergenomlysning

  Rätt svar Fråga: Strålande teknik

  Visa/dölj svar ?

  Kommentar

  Alla de nämnda strålningstyperna är liksom vanligt ljus exempel på elektromagnetisk strålning. Sådan strålning utbreder sig med hastigheten 3.108 m/s (ljushastigheten). När du värmer mat i en mikrovågsugn eller tittar på TV eller solar dig använder du alltså elektromagnetisk strålning. De olika strålningstyperna har olika våglängd. Radiovågor har den längsta våglängden och gammastrålning den kortaste. Den elektromagnetiska strålningen har oerhört stor betydelse för människorna och deras sätt att leva.

  Läs mer: http://www.ssi.se/

  Visa/dölj kommentar

  Lgr-11 centralt innehåll

  Fysikaliska modeller för att beskriva och förklara uppkomsten av partikelstrålning och elektromagnetisk strålning samt strålningens påverkan på levande organismer. Hur olika typer av strålning kan användas i modern teknik, till exempel inom sjukvård och informationsteknik.

  Visa/dölj Lgr-11 centralt innehåll

• 5. Kärnkraft och sönderfall

  RiS-0502

  I samband med kärnkraftsolyckan i Tjernobyl (1986) släpptes en stor mängd radioaktiva ämnen ut i atmosfären och spreds med vindarna ända till mellersta Sverige. Ett av de radioaktiva ämnen som släpptes ut var Cesium 137. Cesium 137 har en halveringstid på ca 30 år. Det betyder att efter 30 år så återstår hälften av den ursprungliga mängden Cesium medan den andra hälften har sönderfallit till andra ämnen.

  Hur lång tid tar det, från det att olyckan skedde, tills endast en sextondedel (1/16) av den ursprungliga mängden utsläppt Cesium återstår?
  Motivera svaret!

  A	60 år
  B	120 år
  C	240 år
  D	480 år

  Rätt svar Fråga: Kärnkraft och sönderfall

  1,2,3

  Visa/dölj svar ?

  Kommentar

  Efter 30 år återstår hälften, efter ytterligare 30 år (d.v.s. 60 år totalt) en fjärdedel, efter ytterligare 30 år (90 totalt) en åttondel och slutligen efter totalt 120 år en sextondedel av den ursprungliga mängden.

  Joniserande strålning uppkommer då instabila isotoper (typer) av atomer sönderfaller. Man säger att dessa atomer är radioaktiva. Det är alltså inte strålningen som är radioaktiv. Radioaktiva ämnen ger upphov till joniserande strålning. Joniserande strålning från radioaktiva ämnen är av tre olika typer – alfastrålning, betastrålning och gammastrålning. Alfastrålning utgörs av heliumkärnor med hög rörelseenergi. Heliumkärnorna är relativt stora och tunga och har därför förhållandevis liten genomträngningsförmåga, det kan faktiskt räcka med en bit papper för att stoppa dem. Om de däremot kommer in i levande celler, exempelvis genom lungorna, så kan de orsaka mycket stor skada p.g.a. sin stora energi. Betastrålning utgörs av elektroner eller positroner (elektronens positivt laddade antipartikel) och har en räckvidd på några meter i luft. Gammastrålning slutligen utgörs av elektromagnetisk strålning, precis som vanligt ljus, men med mycket kortare våglängd och därmed större energi. Gammastrålning är den strålningstyp som har störst genomträngningsförmåga, det krävs 2-4 cm bly eller flera meter betong för att reducera strålningsintensiteten till ca 10 %. När en människa utsätts för joniserande strålning kan arvsanlagen i cellerna skadas. Det som händer är att molekyler i cellen som bär på våra arvsanlag slås sönder (jonisation). Skadans omfattning beror i hög grad på hur länge exponeringen varat och intensiteten. Ett radioaktivt ämnes aktivitet mäts i enheten [Becquerel] vilket anger hur många atomkärnor som sönderfaller per sekund. När en människa utsätts för joniserande strålning absorberas en viss dos. Om man multiplicerar den absorberade dosen med en kvalitetsfaktor, som beror av strålningstyp, erhåller man något som kallas för ekvivalent dos. Enheten för denna dos är [Sievert].

  Kol-14-datering är en metod för åldersbestämning. I atmosfären finns ett visst mängdförhållande (kvot) mellan radioaktivt ¹⁴C och stabilt ¹²C. Så länge en växt eller ett djur lever är kvoten ¹⁴C/¹²C i växten/djuret densamma som i atmosfären. När växten eller djuret dör och slutar andas tas inget mer kol upp. Detta leder till att kvoten ¹⁴C/¹²C kommer att minska på grund av att det radioaktiva ¹⁴C sönderfaller.

  Halveringstiden för ¹⁴C är 5730 år.

  Rekvisita Ev. Geigerräknare och radioaktivt ämne

  Visa/dölj kommentar

  Lgr-11 centralt innehåll

  Fysikaliska modeller för att beskriva och förklara uppkomsten av partikelstrålning och elektromagnetisk strålning samt strålningens påverkan på levande organismer. Hur olika typer av strålning kan användas i modern teknik, till exempel inom sjukvård och informationsteknik.

  Visa/dölj Lgr-11 centralt innehåll

• 6. Kärnkraftverk

  Utt-1005

  En karta visar var i Sverige de fyra kärnkraftsanläggningarna ligger. Alla ligger av någon anledning vid havet.
  

  Vilket av alternativen tror Du är den viktigaste orsaken till denna placering?

  A. Det behövs stora mängder vatten för att kyla ett kärnkraftverk.

  B. Det är lättare att bygga kraftledningarna från ett kärnkraftverk vid kusten därför att det inte är så bergigt där.

  C. Uranoxiden som behövs till ett kärnkraftverk fraktas i rörledningar på havsbottnen.

  D. Man måste kunna dumpa avfallet från kärnkraftverken på havsbotten.

  Rätt svar Fråga: Kärnkraftverk

  A. Det behövs stora mängder vatten för att kyla ett kärnkraftverk.

  Visa/dölj svar ?

  Kommentar

  Att alla svenska kärnkraftverk ligger vid havet beror på att de behöver stora mängder kylvatten (alternativ A). (Barsebäck togs ur bruk 2005, då sista reaktorn stängdes, men anläggningen står kvar.)
  Sverige är ovanligt gynnat i detta avseende, eftersom gränsen till en så stor del är just hav. Man utvinner energin ur kärnreaktioner genom att låta värmen som bildas koka vatten under högt tryck. Man får då het ånga, som kan driva turbiner och generatorer. Den heta ångan måste sedan kylas ner och kondenseras till vatten, som sedan kan fortsätta att cirkulera. Lagstiftningen i Sverige förhindrar att den värmeenergi, som då blir över kan användas för t.ex. uppvärmning av bostäder. Därför måste man göra sig av med den på annat sätt – genom att värma upp havsvatten.
  Svar B kan det kanske ligga något i, men ledningarna som transporterar energin från kärnkraftverket till övriga landet måste byggas över berg även om kärnkraftverket ligger vid havet.
  Svar C stämmer inte. Bränslet transporteras inte i rörledningar, utan med båt, men detta är inte anledningen till placeringen, utan snarare en sekundäreffekt av svar A. Man fick den möjligheten på köpet, eftersom kärnkraftverken redan ligger vid havet.
  Svar D är absolut förbjudet, så det är helt uteslutet.

  Visa/dölj kommentar

  Lgr-11 centralt innehåll

  Bearbetning av råvara till färdig produkt och hantering av avfall i någon industriell process, till exempel papperstillverkning och livsmedelstillverkning.

  Visa/dölj Lgr-11 centralt innehåll